CN109491357A - 在多个控制器上执行诊断操作的设备以及相关方法和车辆 - Google Patents

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Abstract

一种用于在多个控制器上执行诊断操作的设备以及相关方法和车辆，多个控制经由不同类型的车载通信网络耦接，该设备可包括消息产生器和消息接收器中的至少一个，消息产生器构造为产生用于该多个控制器上的诊断操作的诊断消息，消息接收器构造为识别诊断消息，其中，可在车载通信网络上通信的诊断消息包括报头和有效载荷，并且其中，确定有效载荷与用于控制器局域网的一定长度的通信数据对应。

Description

在多个控制器上执行诊断操作的设备以及相关方法和车辆
相关申请的交叉引证
本申请要求于2017年9月13日提交的韩国专利申请No.10-2017-0117160的优先权，其全部内容通过引证的方式为了所有目的结合于此。
技术领域
本发明涉及一种用于诊断车载装置的故障的方法和设备，更具体地，涉及一种用于诊断安装在车辆上或设置于车辆中的电子系统或装置的故障的方法和设备，该电子系统或装置通过不同的通信方法或网络而操作和彼此耦接。
背景技术
随着车辆技术的发展，车辆中安装有各种电子控制模块，并且这些电子控制模块可控制安装在车辆上的各种装置或系统。电子控制模块的实例是发动机控制模块(ECM)、变速器控制单元(TCU)、安全气囊控制模块(ACU)、防抱死制动系统模块(ABS)、仪表与驾驶员信息模块(INST)，等等。
电子控制模块经由车载通信网络(例如CAN网络，等等)连接并且能够监测经由车辆通信网络输送的各种控制输入和操作参数并基于该控制输入和操作参数控制各种装置或系统。例如，发动机控制模块(ECM)可接收油门踏板放松的输入以控制发动机的点火和燃料系统。而且，发动机控制模块(ECM)可监测发动机转速、扭矩和其他操作参数以优化发动机性能。一个或多个其他模块也可请求由单个模块监测的一些控制或操作参数。例如，变速器控制模块、制动释放模块及仪表和驾驶员信息模块可请求由发动机控制模块监测的发动机转速。为了牵引控制的目的，发动机控制模块和变速器控制模块也可使用由防抱死制动系统模块监测的轮速。
由于各种模块经由车载通信网络(例如，控制器局域网(CAN))互相连接，所以可在各种模块之间互换数据或信息。而且，可以集成芯片或集成板的形式实现该各种模块。用作车载通信网络的CAN网络可使多个电子控制模块彼此连接。可认为CAN是车载网络的一个实例，其具有长期积累的稳定性和可靠性。最近，由于安装在车辆上的电子装置和系统的数量已经增加，所以在车辆内输送的内部信号已经急剧增加。因此，可需要组合其他适用于车辆的通信方法或者使其与CAN协调。
在本发明的此背景技术部分中公开的信息仅是为了增强本发明的一般背景的理解，可不作为此信息形成对于本领域技术人员来说已知的现有技术的确认或任何形式的建议。
发明内容
本发明的各种方面涉及提供一种用于获得诊断通信方案的设备和方法，该诊断通信方案可应对各种适用于车辆的网络类型、通信方法或拓扑结构。
而且，本发明可提供一种配置为诊断车载装置的方法和设备，该车载装置仅经由以太网耦接而不是控制器局域网(CAN)，或者经由车辆中的用作主网络的CAN和作为子网络的以太网耦接。
而且，本发明解决了这样的问题：不可能通过由国际标准化组织(ISO)定义的网际诊断协议(DoIP)诊断经由以太网连接的控制装置，并且可提供一种用于通过经由CAN和以太网的组合耦接的车载装置促进诊断过程的设备和方法。
一种设备可用于在多个经由不同类型的车载通信网络耦接的控制器上执行诊断操作。该设备可包括消息产生器和消息接收器中的至少一个，消息产生器配置为产生用于该多个控制器上的诊断操作的诊断消息，消息接收器配置为识别诊断消息。在本文中，可在车载通信网络上通信的诊断消息包括报头和有效载荷。在本文中，确定有效载荷对应于一定长度的用于控制器局域网(CAN)的通信数据。
消息产生器可包括配置为经由车载诊断系统(OBD)终端或以太网网络与车载网关耦接的诊断装置。
消息接收器可包括配置为响应于不同类型的车载通信网络而识别诊断消息并将所识别的消息发送至该多个控制器中的至少一个的车载网关。
车载通信网络可包括以太网通信网络、CAN和具有可变数据速率的CAN(CAN-FD)。
可不经由传输层协议的用户数据报协议(UDP)传送诊断消息，而是经由传输控制协议(TCP)。
报头可包括：用于确定协议版本的第一字段；用于包括协议版本的相反值的第二字段；用于确定有效载荷或有效载荷的类型的第三字段；以及用于确定有效载荷或有效载荷的长度的第四字段。
第四字段可规定有效载荷的长度是10字节。
第一字段可包括以下数据中的至少一个：表明目标控制器(将诊断消息发送到该目标控制器)的IP地址与目标控制器的CAN ID(用于CAN的ID)相同或基本上相同的第一数据；表明车辆请求诊断消息的第二数据；表明目标控制器的IP地址与目标控制的CAN ID不同的第三数据；以及使有效载荷的长度对应于用于以太网网络的通信数据的长度的第四数据。
当将数据发送到目标控制器以进行软件更新时可使用第四数据。
第三字段可包括：第一数据，其用于诊断目标控制器(将诊断消息发送到该目标控制器)；以及第二数据，其用于确认目标控制器是否在该多个控制器上。
有效载荷可包括：第一字段，其包括CAN ID(用于CAN的ID)；以及第二字段，其与用于CAN的通信数据匹配。在下文中，第二字段的长度可以是8字节。
用于CAN的通信数据的长度可以是11比特，而第一字段的长度可以是2字节。
具有8字节的第二字段的第一字节可包括用于确定CAN通信消息中的仲裁字段和控制字段中的至少一个的值的控制信息。
控制信息可包括是否扩展CAN通信消息、数据长度代码和用于控制消息之间的冲突的值中的至少一个。
一种方法用于操作经由不同类型的车载通信网络与多个控制器耦接的车载网关以执行诊断操作。该方法可包括：经由第一车载通信网络接收诊断消息；分析诊断消息以识别第一类型的第一车载通信网络和目标控制器(将诊断消息发送到该目标控制器)；识别目标控制器与其主动接合的第二类型的第二车载通信网络；当第一类型与第二类型不同时转换对应于第二类型的诊断消息；并且将所转换的消息经由第二车载通信网络发送到目标控制器。
分析诊断消息可包括以下操作中的至少一个：当在车载诊断系统(OBD)终端上输送诊断消息时识别诊断消息是控制器局域网(CAN)通信消息；以及当通过以太网端口或远程信息处理装置输送诊断消息时识别诊断消息是以太网通信消息。
车载通信网络可包括以太网通信网络、CAN，以及具有可变数据速率的CAN(CAN-FD)。
转换诊断消息可包括以下操作中的一个：将CAN通信消息转换成以太网通信消息；以及将以太网通信消息转换成CAN通信消息。
该多个控制器可包括至少一个经由以太网通信网络与车载网关耦接的控制器，并且甚至当该至少一个控制器不工作时，该至少一个控制器和车载网关之间的连接可保持有效。
车辆可包括：多个控制器，每个控制器配置为对驾驶员或乘客提供与车辆的运行相关的信息或者控制车载装置；多个车载通信网络，每个车载通信网络使该多个控制器中的至少两个彼此连接；至少一个网关，其配置为使该多个控制器中的每个连接；以及输入-输出装置，其配置为接收用于诊断该多个控制器的诊断消息，以将诊断消息发送到该至少一个网关，并输出诊断结果。在本文中，当输入-输出装置是以太网通信端口和远程信息处理装置中的至少一个时，可经由以太网网络连接该至少一个网关。在本文中，当输入-输出装置是车载诊断系统(OBD)终端时，可经由控制器局域网(CAN)连接该至少一个网关。
当该至少一个网关包括多个网关时，该多个网关可经由以太网网络彼此直接连接。
一种用于对车辆充电或放电的设备可包括处理系统，其包括至少一个数据处理器和至少一个储存计算机程序的计算机可读存储器。在本文中，处理系统配置为导致设备响应于第一功率信号上的费用表而接收第一功率信号以对电池充电；并且当电池的充电状态超过预定水平时，响应于费用表将电池中储存的电能作为第二功率信号发送。
本发明的优点、目的和特征将部分地在以下描述中阐述，部分地对于本领域普通技术人员来说在查看以下内容时将变得显而易见或者可从本发明的实践中习得。可通过在书面描述及其权利要求书以及附图中指出的结构，来实现并获得本发明的目的和其他优点。
本发明的方法和设备具有其他特征和优点，其从结合于此的附图和以下详细描述中将是显而易见的或者在附图和以下详细描述中更详细地阐述，附图和详细描述一起用来说明本发明的某些原理。
附图说明
图1示出了包括多个电子控制模块和可连接到车辆的车辆诊断设备的车辆；
图2示出了包括多个电子控制模块的车辆，该多个电子控制模块经由多个不同的通信网络彼此接合；
图3A和图3B描述了用于处理诊断消息的网络结构；
图4A和图4B示出了诊断消息的格式；
图5A和图5B描述了图4A和图4B所示的诊断消息的一部分；
图6示出了操作车载网关的方法；
图7示出了车辆诊断过程的第一实例；
图8描述了车辆诊断过程的第二实例；
图9描述了车辆诊断过程的第三实例；
图10描述了车辆诊断过程的第四实例；
图11描述了车辆诊断过程的第五实例；
图12A和图12B描述了车辆诊断过程的第六实例；
图13描述了用于车辆诊断过程的车辆的内部网络结构。
可理解，附图并非必须按比例绘制，提供说明本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的图示。如本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体的尺寸、方向、位置和形状，将部分地由特殊目的的应用和使用环境决定。
在图中，参考数字指的是附图的多个图中的本发明的相同的或等价的零件。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的各种实施例，在附图和以下描述中举例说明了这些实施例的实例。虽然结合代表性实施例描述了本发明，但是将理解本发明并非旨在将本发明限制于那些代表性实施例。相反，本发明旨在不仅覆盖这些代表性实施例，而且覆盖各种可包含在如由所附权利要求书定义的本发明的实质和范围内的替代方式、修改、等价物及其他实施例。
现在将更具体地参考本发明的代表性实施例，在附图中举例说明了这些代表性实施例的实例。在图中，相同的元件用相同的参考数字表示，并且将不给出其重复的说明。为了便于描述，在本文中使用元件的后缀“模块”和“单元”，因此其可互换地使用并且没有任何可区分的含义或功能。
术语“一(a)”或“一个(an)”，如本文中使用的，定义为一个或不止一个。术语“另一个”，如本文中使用的，定义为至少两个或更多个。如本文中使用的术语“包括”和/或“具有”定义为包括(即，开放转接)。如本文中使用的术语“耦接的”或“可操作地耦接的”定义为连接的，尽管并非必须是直接连接的，并且并非必须是机械连接的。
在本发明的描述中，当认为相关技术的某些详细说明可能会不必要地使本发明的实质不清楚时，省略该详细说明。从附图中将更清楚地理解本发明的特征，并且其不应受附图限制。应认识到，所有不脱离本发明的实质和技术范围的变化、等价物和替代包含在本发明中。
图1示出了包括多个电子控制模块和可连接到车辆的车辆诊断设备的车辆。
如图所示，车辆10可包括电子装置(或控制器22)，电子装置配置为收集驾驶所必需的信息、驾驶过程中需要的信息或者用于增强驾驶安全性的信息，并且将收集到的信息提供并发送给用户、驾驶员或乘客。电子装置(或控制器22)可包括多个电子控制模块22_1至22_n。该多个电子控制模块22_1至22_n可经由车载网络彼此连接以在多个电子控制模块之间交换数据。该多个电子控制模块22_1至22_n可包括信息收集装置和信息处理装置，信息收集装置包括检测器和照相机，信息处理装置配置为处理收集到的信息并产生新的信息(例如)以基于收集到的信息根据预定程序和功能执行决定，等等。
该多个电子控制模块22_1至22_n可通过在至少一个车载网关24下组织的子网络结构彼此连接。车载网关24可包括计算装置和使得能够在包括不同类型和协议的车载通信网络的网络之间通信的程序。而且，车载网关24可以是作为不同类型的车载通信网络的入口提供的网络点。车载网关24还可用作不同类型的车载通信网络之间的信道。
车辆10可包括至少一个车载网关24。可基于车载网络结构或方案及设置于车辆内或安装在车辆上的电子控制模块22_1至22_n的数量，来确定网关24的数量。
配置为诊断安装在车辆10上的该多个电子控制模块22_1至22_n的车辆诊断设备20可连接到车辆10或与车辆10接合。诊断装置20可诊断通过不同类型的车载通信网络耦接的该多个电子控制模块22_1至22_n。诊断装置20可与车辆物理地分开，并且可以是可通过包含在车辆中的终端耦接到车辆的终端的形式。而且，根据本发明的一个代表性实施例，诊断设备20可以是网络服务器的形式，配置为经由有线/无线通信网络检查安装在车辆上的该多个电子控制模块22_1至22_n，并从该多个电子控制模块22_1至22_n收集数据。
另一方面，在诊断设备20和车载网关24之间可具有输入-输出装置25，其配置为支持诊断过程以传送诊断消息并收集结果数据。通过实例，输入-输出装置25可包括设置在车辆中的车载诊断系统(OBD)终端26。在本文中，车载诊断系统(OBD)指的是用于检查并控制电子控制模块或包含在车辆10中的车载装置的操作状态的诊断标准。以前，车载诊断系统(OBD)用来增强与车载部件(包括发动机)相关的维修效率，该车载部件是数字化的。除了本目的以外，车载诊断系统(OBD)可用作对驾驶员显示各种车辆信息的行车电脑的界面。
根据本发明的一个代表性实施例，车辆10可包括以太网终端28。如果车载通信网络仅包括控制器局域网(CAN)，那么以太网终端28可以不是必需的。然而，当安装在车辆20上的该多个电子控制模块22_1至22_n的数量增加且由该多个电子控制模块22_1至22_n发送和接收的数据的量增加时，在车辆10中可包含控制器局域网(CAN)及以太网通信网络。通过实例但是并非限制性地，控制器局域网(CAN)的最大传输带宽可以是1Mbps。当由于实时视频传输(例如，顶视图或周视图监控)的原因而使车辆中的该多个电子控制模块22_1至22_n的数量增加且数据通信增加时，控制器局域网(CAN)的这种速度可能不够。另一方面，CAN-FD的数据率在多点网络中可高达2Mbit/s，并且在点对点通信中可高达5Mbit/s，而以太网的数据速率是1Gbps。因此，车辆诊断设备20在检查和控制车辆10的电气或电子操作状态的过程期间可通过以太网终端28连接。
而且，安装在车辆10上的远程信息处理装置30可用作输入-输出装置25。远程信息处理装置30是输入-输出装置25的一个实例，其可配置为提供位置信息并对驾驶员和乘客提供综合多媒体服务。远程信息处理装置30可对驾驶员提供安全驾驶、紧急救援、交通引导服务，同时对乘客提供一些资讯娱乐服务，包括互联网、电影、游戏、多媒体。远程信息处理装置30可与网络服务器接合，网络服务器用于诊断安装在车辆上的该多个电子控制模块22_1至22_n的操作状态以验证该多个电子控制模块22_1至22_n，例如，将诊断消息发送到该多个电子控制模块22_1至22_n，并且将从该多个电子控制模块22_1至22_n发送的数据输送到网络服务器。
根据本发明的一个代表性实施例，车辆10可包括：多个控制器(例如22)，控制器配置为用于对驾驶员或乘客提供关于驾驶或控制驾驶的信息；多个车辆网络，其用于使该多个控制器彼此耦接；至少一个网关(例如24)，其配置为控制对多个车辆的访问；输入-输出装置(例如25)，其配置为接收用于诊断该多个控制器的诊断消息，将诊断消息发送到该至少一个网关，并输出从该多个控制器输送的诊断结果。
该多个车辆网络可包括以太网通信网络、控制器局域网(CAN)、具有可变数据速率的CAN(CAN)FD、本地互联网(LIN)、面向媒体的系统传输(MOST)，等等。在本文中，输入-输出装置25可包括OBD终端26、以太网终端28和远程信息处理装置30中的至少一个。
车辆10可包括用于在输入-输出装置25和该至少一个车载网关24之间连接的不同类型的车载网络。通过实例但是并非限制性地，可基于以太网通信方案来实现以太网终端28和远程信息处理装置30中的至少一个与至少一个车载网关24之间的连接。但是，可基于与以太网通信方案不同的CAN通信方法来实现作为输入-输出装置的OBD终端26和该至少一个网关24之间的连接。
根据本发明的一个代表性实施例，在当在车辆10中提供多个车载网关24时的情况中，如果两个车载网关直接彼此连接，那么这两个网关之间的连接可以是以太网网络方案。
可不经由传输层协议的用户数据报协议(UDP)传送经由车载网关24输送的诊断消息，而是经由传输控制协议(TCP)。通过实例但是并非限制性地，基于IEEE802.3和IPv4/IPv6的网际诊断协议(DoIP)可用于诊断访问。用于车辆诊断的系统可包括消息产生器和消息接收器中的至少一个，消息产生器配置为产生用于诊断多个安装在车辆上的控制器的诊断消息，消息接收器配置为识别诊断消息。
通过实例但是并非限制性地，配置为检查车载电子控制模块的维修和诊断装置可包括经由OBD终端或以太网连接到车载网关的诊断装置。在本文中，诊断装置可包括消息产生器。
而且，配置为检查车载电子控制模块的维修和诊断装置可包括配置为根据通信网络方案的类型区分并发送诊断消息的车载网关。在本文中，车载网关可包括消息接收器。
图2示出了包括多个电子控制模块的车辆，该多个电子控制模块经由多个不同的通信网络彼此接合。
如图所示，可在车辆上安装多个控制器(ECU)22。该多个控制器(ECU)22可经由不同的车载网络(例如，CAN、CAN-FD和以太网)彼此连接以发送和接收诊断数据。车载网络可包括以太网网络、控制器局域网(CAN)、具有可变数据速率的CAN(CAN-FD)、本地互联网(LIN)通信、MOST(面向媒体的系统传输)，等等。
该多个控制器22可经由车载网关24与在车载网络上连接的其他车载装置通信。车载网关24可在多个包括CAN的车载网络之间执行切换功能。通过实例但是并非限制性地，车载网关24配置为根据诊断协议(DoIP)发送消息和信号，以基于以太网/IP网络方案与外部诊断服务器20和诊断装置20联网。车载网关24可提供时序安排和协议转换功能，以基于CAN、LIN、FlexRay等与控制器互相作用。供参考，在图2中，车载网关24可包括以太网交换机。
根据本发明的一个代表性实施例，车载网关24可经由CAN通信方法(其经由OBD终端)连接到诊断装置20。而且，根据本发明的一个代表性实施例，车载网关24可经由以太网网络连接到诊断装置20。
车载网关24可确定用于与诊断装置20通信的接口。另一方面，当车辆的外部接口在CAN通信上操作时，根据诊断设备的调节或使用可能需要支持用于诊断的CAN通信。而且，车载网关24可在车辆内提供通信接口。可能提供包括多个不同的通信方案的通信环境，例如，CAN(高速CAN、低速CAN)、CAN-FD和以太网通信方案(多个控制器主动地在该以太网通信方案上操作)。
而且，车载网关24可提供用于通过包含在基于以太网的域中的控制器(ECU)诊断另一控制器的接口。通过实例但是并非限制性地，即使多次连接车载网关24，也可提供接口，或者车载控制器可执行网关功能以通过不同的车载网络连接到控制器。
通过实例但是并非限制性地，将诊断消息通过其发送到诊断装置20、OBD终端、车载网关、包含在基于以太网的域中的控制器及将诊断连接到控制器的控制器的通路，可能非常复杂且长。在本文中，需要改变、处理和操纵诊断消息以使其适合于每个通信方案，使得可在可根据不同的通信方案连接的相应部件之间发送诊断消息。也就是说，车载网关24必须能够支持与用于每个控制器的通信方案或拓扑结构兼容的诊断通信。而且，为了防止由于通过车载网关24发送的数据的增加而引起的问题，需要一种消息格式以将用于经由车载网关24选择路径和/或通信转换的有效载荷减到最小。而且，必须将包括装置、程序等的模块的数量减到最小，该模块可对将简单地在车辆10中提供的车载网关24处理不同类型的通信网络上的数据，例如，基于以太网的诊断数据。
图3A和图3B描述了用于处理诊断消息的网络结构。根据本发明的一个代表性实施例，图3A示出了支持传统的诊断协议(DoIP)的网络结构和软件结构，而图3B示出了支持诊断协议(DoIP简版(DoIP Lite))的网络结构和软件结构。
供参考，参考在ISO 21217中定义的ITS站的参考结构，具有访问层、网络和传输层、设备和安全及管理实体，以及应用层(上层)。参考图3A和图3B，传统的诊断协议(DoIP)可支持传输层协议中的用户数据报协议(UDP)和传输控制协议(TCP)。但是，根据本发明的一个代表性实施例的诊断协议(DoIP简版)无法使用传输层协议的用户数据报协议(UDP)并可通过传输控制协议(TCP)发送。
使用以太网方案的诊断通信(其可在配置为检查车辆电子控制模块的诊断装置中使用)可能无法适用于使用在ISO文献/标准中定义的传统的诊断协议(DoIP)的以太网方案。通过实例但是并非限制性地，当外部接口用于CAN方案时，用于通过车载网关24执行的数据处理、转换等的有效载荷可过度地出现。因此，可单独定义根据本发明的一个代表性实施例的诊断协议(DoIP简版)，使得可使CAN通信和以太网通信之间的诊断通信是可能的。
根据本发明的一个代表性实施例的诊断协议(DoIP简版)的数据结构遵循由传统的诊断协议(DoIP)定义的数据结构，但是可对应于用于CAN通信的诊断数据限制有效载荷中的数据。通过实例但是并非限制性地，有效载荷可固定在10字节。而且，可通过使用包括不同的协议版本和类型定义的报头将有效载荷与一个传统的诊断协议(DoIP)区分开。通过实例但是并非限制性地，可对诊断请求、路由请求、远程诊断、软件更新大诊断数据等规定附加特征。
而且，根据本发明的一个代表性实施例的诊断协议(DoIP简版)在在传统的诊断协议(DoIP)中定义的功能中仅使用诊断消息和连接/有效验证(例如，有效检查)功能。通过禁止一些功能的使用且不使用用户数据报协议(UDP)，可减小车载网关24的有效载荷。
图4A和图4B示出了诊断消息的格式。图4A示出了一种类型的用于支持传统的诊断协议(DoIP)的消息的格式，而图4B示出了一种形式的支持根据本发明的一个代表性实施例的诊断协议(DoIP简版)的消息。
参考图4A，传统的诊断协议(DoIP)消息可包括8字节的报头(header)和最大可包括4G的数据的有效载荷。报头可包括协议版本(1字节)、相反值的协议版本(1字节)、有效载荷类型(2字节)和有效载荷长度(4字节)。有效载荷可包括源地址(SA，2字节)、目标地址(TA，2字节)和数据。
参考图4B，可通过车载网络发送的根据本发明的一个代表性实施例的诊断消息可包括报头和有效载荷。有效载荷可对应于CAN通信数据的长度。供参考，CAN通信数据的长度可以是8字节。
报头可包括：用于确定协议版本的第一字段(例如，协议版本)；包括确定有效载荷或有效载荷的长度的协议版本(例如，有效载荷类型)的相反值的第二字段(例如，相反协议版本)；以及确定有效载荷的长度的第三字段(例如，有效载荷长度)。在本文中，第四字段(有效载荷长度)可规定有效载荷的长度是10字节。
10字节的有效载荷可包括2字节的第一字段(其包括每个根据CAN通信方案的控制器的ID/地址)和8字节的第二字段(其对应于CAN通信消息的数据)。在本文中，2字节的第一字段可包括具有11比特的长度的用于CAN通信的ID。而且，第二字段的8字节的第一字节包括控制信息(例如，N_Pcl类型，SF_DL)，其用于确定CAN通信消息中的仲裁字段和控制字段中的至少一个的值。在本文中，控制信息可包括是否扩展用于CAN通信的消息、数据长度和用于控制消息之间的冲突的值中的至少一个。
报头中的第三字段(有效载荷类型)可包括：第一信息，其用于诊断控制器(其是接收诊断消息的目标)；和第二信息，其用于确认控制器是否是接收诊断消息的目标。通过实例但是并非限制性地，可输送如在图4B中描述的诊断消息的形式的根据传统的DoIP的消息中的诊断消息、正/负确认(诊断消息)、有效检查请求(有效检查)，等等。同时，当保持以太网类型控制器的连接时，可不发布省略一些根据传统的诊断协议(DoIP)的诊断消息，不管诊断装置是否连接，甚至当报头包括错误或不正常地执行用报头处理时通过忽略接收到的消息。
图5描述了图4A和图4B所示的诊断消息的一部分。图5A示出了增加到图4A和图4B的报头中的第一字段(协议版本)的版本，而图5B示出了在图4A和图4B的报头中的第三字段(有效载荷类型)中使用的有效载荷类型的版本。
在本文中，第一字段(first field)可包括一些选自未在ISO标准中定义的保留部分的值的信息。例如，参考图5A，第一字段可包括以下信息中的至少一个：第一信息(例如，0xCA)，其表明控制器(其是接收诊断消息的目标)的IP地址等于控制器的CAN ID(用于CAN的ID)；第二信息(例如，0xCB)，其表明诊断消息是来自车辆内部的请求；第三信息(例如，0xCC)，其表明CAN ID与控制器(将诊断消息发送到该控制器)的IP地址不同；以及第四信息(例如，0xCD)，其用于使有效载荷的长度与以太网通信数据的长度匹配。通过实例但是并非限制性地，第四信息(例如，0xCD)可用于发送数据以更新控制器(其是目标)的软件。可对第一字段中的每个功能进一步定义的可包括诊断请求、路由请求、远程诊断、软件更新大容量诊断数据，等等。
而且，参考图5B，可用第三字段确定诊断消息的性质。第三字段可将诊断消息的性质确定为诊断消息、确认(ACK)、负确认(NACK)、大量数据等中的一个。
图6示出了操作车载网关的方法。
如图所示，一种方法用于操作经由不同类型的车载通信网络与多个控制器接合的车载网关以执行诊断操作的方法。该方法可包括：经由第一车载通信网络接收诊断消息(步骤32)；分析诊断消息以识别第一类型的第一车载通信网络和目标控制器(将诊断消息发送到该目标控制器)(步骤34)；识别第二类型的第二车载通信网络，目标控制器与第二类型的第二车载通信网络主动接合(步骤36)；当第一类型与第二类型不同时转换对应于第二类型的诊断消息(步骤38)；并且将所转换的消息经由第二车载通信网络发送到目标控制器(步骤40)。
通过实例但是并非限制性地，通信方案可包括以太网网络、CAN，以及具有可变数据速率的CAN(CAN-FD)。虽然未示出，但是分析诊断消息(步骤34)可包括以下操作中的至少一个：当在车载诊断系统(OBD)终端上输送诊断消息时识别诊断消息是控制器局域网(CAN)通信消息；以及当通过以太网端口或远程信息处理装置输送诊断消息时识别诊断消息是以太网通信消息。
而且，转换诊断消息(步骤38)可包括，将CAN通信消息转换成以太网通信消息，或者将以太网通信消息转换成CAN通信消息。
另一方面，当提供多个车载网关且直接连接两个不同的车载网关时，通信网络方案可以是以太网网络。当该至少一个网关包括多个网关时，该多个网关可经由以太网网络直接彼此连接。而且，在该多个控制器中，在以太网网络中连接的控制器可主动地连接到车载网关，不管控制器是否操作。
而且，可不经由传输层协议的用户数据报协议(UDP)传送诊断消息，而是经由传输控制协议(TCP)。
图7示出了车辆诊断过程的第一实例。
如图所示，车辆诊断过程的第一实例可包括，诊断装置20将具有用于CAN通信的格式的诊断消息发送到车载网关24，车载网关24将诊断消息转换成具有以太网通信格式的所转换的消息，并且将所转换的消息输送到控制器(ECU，22_1)中。
而且，响应于所输送的消息，控制器22_1可将具有以太网通信格式的响应消息发送到车载网关24。为了将响应消息发送到诊断装置20，车载网关24可接收具有以太网通信格式的响应消息并将响应消息转换成具有CAN通信格式的所转换的消息。在转换之后，车载网关24可将所转换的消息发送到诊断装置20。
此时，为了减小在车载网关24中的消息转换的过程中出现的有效载荷，必须使用具有在图4和图5中描述的格式的诊断消息。
参考图7，例如请求诊断数据的过程的流控制(FC)可以基本上类似的方式进行。
图8描述了车辆诊断过程的第二实例。
如图所示，车辆诊断过程的第二实例可示出通过远程信息处理装置30发送诊断消息的情况。
当将具有从远程信息处理装置30发送的以太网通信格式的消息发送到车载网关24时，车载网关24可将消息转换成CAN通信类型诊断消息，以将所转换的消息发送到经由CAN接合的控制器22_2。在转换之后，车载网关24将所转换的消息发送到通过CAN通信方法连接的控制器22_2。
已经接收诊断消息的控制器22_2可将具有CAN通信格式的响应消息发送到车载网关24。车载网关24可接收具有CAN通信格式的响应消息，将接收到的消息转换成适合于以太网网络方案的消息，然后将所转换的响应消息发送到远程信息处理装置30。
在消息转换的过程中，车载网关24可执行简单地增加以太网报头，减小执行网关功能的负担并缩短路由时间。
参考图8，例如请求诊断数据的过程的流控制(FC)可以基本上类似的方式进行。
图9描述了车辆诊断过程的第三实例。图9示出了在通过通路输送诊断消息的该通路中设置多个车载网关的情况。
如图所示，车辆诊断过程的第三实例可包括，诊断装置20将用于CAN通信格式的诊断消息发送到车载网关24，同时车载网关24将诊断消息转换成具有以太网通信格式的消息，并将所转换的消息传送到配置为执行网关功能的控制器24_1。配置为执行网关功能的控制器24_1可将接收到的具有以太网通信格式的诊断消息转换成具有CAN通信格式的诊断消息，并将所转换的诊断消息发送到另一控制器22_1中，控制器22_1链接到CAN通信方案。
在本文中，车载网关24可发送控制器24_1的地址(例如，IP地址)内的消息，其配置为执行网关功能，涉及储存于其中的信息(例如，CAN/以太网DB(或映射表))。而且，由于所发送的地址(例如，IP地址)可与待诊断的控制器22_1的CAN ID不同，所以车载网关24可发送带有路由请求(0xCC，见图5(a))的格式的消息。在本文中，配置为执行网关功能的控制器24_1可将消息发送到基于协议版本(0xCC)的本地CAN。以类似的方式，配置为执行网关功能的控制器24_1可识别控制器24_1本身是否是诊断目标对象，或者另一与控制器24_1链接的控制器是否是诊断目标对象，并且判断是否发送诊断消息。
关于诊断结果，接收诊断消息的控制器22_2可将具有CAN通信格式的响应消息发送到配置为执行网关功能的控制器24_1。配置为执行网关功能的控制器24_1可将具有CAN通信格式的响应消息转换成具有以太网格式的响应消息，并且将所转换的响应消息发送到车载网关24。当车载网关24可在以太网通信方案中发送响应消息时，车载网关24可将接收到的具有以太网通信格式的响应消息再次转换成具有CAN通信格式的响应消息，以将所转换的响应消息输送到诊断装置20。然后车载网关24可将所转换的消息转发到诊断装置20。
参考图9，例如请求诊断数据的过程的流控制(FC)可以基本上类似的方式进行。
图10描述了车辆诊断过程的第四实例。
如图所示，车辆诊断过程的第四实例可包括，当控制器22_1可经由以太网通信方案直接连接到车载网关24时，诊断装置20可将具有以太网通信格式的诊断消息经由远程信息处理装置30或以太网终端/端口28发送到控制器22_1。将描述诊断消息包括关于包括软件的更新信息的大数据的情况。通过实例但是并非限制性地，如图5(a)和图5(b)所示，其可以是包括远程重新编程或经由单独以太网端口的以太网重新编程的重新编程的情况。
以太网交换机可支持经由以太网网络方案链接的控制器之间的一对一高体积以太网数据传送。以太网交换机还可通过诊断协议(DoIP简版)的消息格式支持一些前置过程(例如，包括安全访问的安全程序)之后的执行重新编程(例如，0xCD)的操作。
图11描述了车辆诊断过程的第五实例。
如图所示，车辆诊断过程的第五实例可包括，诊断装置20发送具有CAN通信格式的消息以重新编程(软件更新，等等)。当由诊断装置20基于传统的CAN通信方案更新软件时，可将软件作为传统的CAN通信帧以太网数据发送，使得可与传统的更新操作类似地重新编程控制器22_1。
图12A和图12B描述了车辆诊断过程的第六实例。
图12A示出了诊断装置20可将有效验证请求/响应通过车载网关24发送到经由以太网通信方案链接的控制器22_1，而图12B描述了远程信息处理装置30经由车载网关24将有效验证请求/响应转发到经由CAN通信方案链接的控制器22_2。
参考图12A，车载网关24可用来防止释放节点之间的TCP连接并保持该TCP连接。以太网通信连接和保持可通过车载网关24实现，而不是诊断装置20。而且，甚至当不连接诊断装置时，车载网关24和控制器22_1可主动地彼此链接或连接。
另一方面，参考图12B，车载网关24配置为虚拟诊断装置和/或虚拟诊断目标控制器。
在本文中，包括有效验证请求/响应的诊断消息用于检查控制器是否连接或者有效是否不需要数据段。传统的诊断消息包括诊断装置的逻辑地址，但是逻辑地址在根据本发明的一个代表性实施例的诊断消息(DoIP简版)中将不是必须的。
图13描述了用于车辆诊断过程的车辆的内部网络结构。
如图所示，在中间件域中，由车载网关识别的网络结构和/或软件架构可与在传统的诊断协议(DoIP)中定义的那些不同。
可将可从传统的诊断协议(DoIP)获得的操作分类成各种范围，包括车辆识别、车辆识别w/EID、车辆识别w/VIN、车辆公告、路由激活、有效检查、DoIP实体状态、诊断功率模式信息，等等。
然而，基于根据本发明的一个代表性实施例的诊断消息(DoIP简版)的操作可包括用于诊断的诊断消息、远程诊断、路由或重新编程、用于确认TCP连接的有效验证消息、用于支持CAN TP通信的流控制消息，等等。
在根据本发明的一个代表性实施例的网络结构中，可进一步增加用于使配置为处理用户数据报协议(UDP)的中间件与诊断消息(DoIP简版)互相作用的模块。
上述实施例可使得能够在包括受限环境(诊断CAN支持或控制器内诊断通信)的车辆中进行以太网诊断通信。这些代表性实施例与使用传统的诊断协议(DoIP)诊断过程的实施例没有过多不同，使得代表性实施例可执行包括传统的CAN诊断通信的诊断操作，以及通过在复杂车载网络方案下简化诊断过程来减小(或者至少不增加)用于诊断操作的有效载荷。而且，代表性实施例可适用于传统的车载网络和/或传统的车载控制器。
而且，具有减小或最小化用于处理以太网诊断通信至减小每个控制器的有效载荷、用于用控制器诊断通信软件处理的有效载荷及用于软件大小的有效载荷的效果。
而且，由于减小用于网关诊断通信处理的有效载荷，所以车载网关可通过仅增加用于处理以太网的报头和新诊断消息(DoIP简版报头)的模块，将车载网关的修改减到最小。可通过映射表简化传统的逻辑地址和CAN ID。
而且，这些实施例能够适应各种拓扑环境以执行CAN诊断通信、以太网诊断通信、复杂诊断通信，等等。能够应对单个或多个网络通信方案中的所有诊断通信。
而且，可通过用根据本发明的一个代表性实施例的诊断消息(DoIP简版)处理的软件模块，通过异构网络中的最小修改来执行诊断通信。
如上所述，这些实施例可提供适用于支持CAN或用于包括车辆的诊断的控制器内通信的有限环境下的诊断操作的以太网通信。
而且，代表性实施例可照现在的样子使用车载设备，因为与传统的CAN诊断通信相比没有明显变化。通过改变车辆中的网关，可实现不同类型的网络通信(例如，CAN和以太网)之间的诊断通信。而且，诊断协议(DoIP)可用于响应于不同类型的通信网络而简化一些诊断过程。
而且，代表性实施例可对车辆内提供的多个电控制器中的每个减小在以太网诊断通信中出现的有效载荷，并响应于减小的有效载荷而减小软件的大小。而且，这些代表性实施例可减小控制器(ECU)的变化，即使便于以太网诊断通信。
代表性实施例可建议新的包类型，同时通过在用于传统诊断协议的CAN系统下照现在的样子使用每个模块的传统ID来减小数据库映射上的负担。仅可更新网关以识别新的用于诊断通信的包。可能在车辆中应用不同的通信网络。
而且，代表性实施例可应对各种拓扑环境，并且可能在各种车载通信网络下操作，例如，只是CAN诊断通信或以太网诊断通信，或者可通过至少两个不同的通信网络执行的复杂配置的通信。
而且，代表性实施例可将用于新的包类型的诊断协议(DoIP)的每个传统控制模块的设计或配置的变化减到最小。
上述实施例由本发明以预定方式实现。可选择性地考虑结构元件的每个结构组合和元件的特征或特征，除非分开规定。可不与其他结构元件或特征组合地实现每个结构元件或特征。而且，可将一些结构元件和/或特征彼此组合以形成本发明的代表性实施例。可改变在本发明的代表性实施例中描述的操作的顺序。本发明的一个代表性实施例的一些结构元件或特征可包含在本发明的另一代表性实施例中，或者可用另一代表性实施例的对应结构元件或特征代替。而且，将显而易见的是，可将一些涉及具体权利要求的权利要求与另一涉及除了该具体权利要求以外的另一权利要求的权利要求组合，以形成实施例或增加新的权利要求，通过在提交申请之后修正来实现。
可使用机器可读的介质来实现各种实施例，该介质具有储存于其上的指令，以由处理器执行以执行各种本文中提出的方法。可能的机器可读的介质的实例包括HDD(硬盘驱动器)、SSD(固态硬盘)、SDD(硅磁盘驱动器)、ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据储存装置、本文提出的其他类型的储存介质，及其组合。如果希望的话，可实现载波(例如，互联网上传输)形式的机器可读的介质。
已经为了举例说明和描述的目的而提出了本发明的具体代表性实施例的以上描述。其并非旨在是详尽的或将本发明限制于所公开的精确形式，按照以上教导，明显许多修改和变化是可能的。选择并描述代表性实施例以说明本发明的某些原理及其实际应用，以使得本领域技术人员能够制造并利用本发明的各种代表性实施例，及其各种替代方式和修改。目的是由附于此的权利要求书及其等价内容定义本发明的范围。

Claims (21)

1.一种用于在多个控制器上执行诊断操作的设备，所述多个控制器经由不同类型的车载通信网络耦接，所述设备包括：
消息产生器和消息接收器中的至少一个，所述消息产生器配置为产生诊断消息，所述诊断消息用于所述多个控制器上的诊断操作，所述消息接收器配置为识别所述诊断消息，
其中，配置为在所述车载通信网络上通信的所述诊断消息包括报头和有效载荷，并且
其中，所述有效载荷被确定与用于控制器局域网的一段长度的通信数据对应。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述消息产生器包括诊断装置，所述诊断装置配置为经由车载诊断系统终端或以太网网络与车载网关耦接。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述消息接收器包括车载网关，所述车载网关配置为响应于不同类型的车载通信网络而识别所述诊断消息并将所识别的消息发送至所述多个控制器中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述车载通信网络包括以太网通信网络、所述控制器局域网和具有可变数据速率的控制器局域网。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述诊断消息配置为不经由传输层协议的用户数据报协议传送，而是经由传输控制协议传送。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述报头包括：
第一字段，被指定用于确定协议版本；
第二字段，被指定用于包括所述协议版本的相反值；
第三字段，被指定用于确定所述有效载荷或所述有效载荷的类型；以及
第四字段，被指定用于确定所述有效载荷或所述有效载荷的长度。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第四字段规定所述有效载荷的长度是10字节。
8.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第一字段包括以下数据中的至少一个：
第一数据，所述第一数据表示目标控制器的IP地址与所述目标控制器的CAN ID相同，所述诊断消息被发送到所述目标控制器，所述CAN ID是用于所述控制器局域网的ID；
第二数据，所述第二数据表示车辆请求所述诊断消息；
第三数据，所述第三数据表示所述目标控制器的IP地址与所述目标控制器的CAN ID不同；以及
第四数据，所述第四数据使所述有效载荷的长度与用于以太网网络的通信数据的长度对应。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，当将数据发送到所述目标控制器以进行软件更新时使用所述第四数据。
10.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第三字段包括：
第一数据，用于诊断目标控制器，所述诊断消息被发送到该目标控制器；以及
第二数据，用于确认所述目标控制器是否在所述多个控制器上可用。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述有效载荷包括：
第一字段，包括CAN ID，所述CAN ID是用于所述控制器局域网的ID；以及
第二字段，与用于所述控制器局域网的通信数据匹配，
其中，所述第二字段的长度是8字节。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，用于所述控制器局域网的通信数据的长度是11比特，而所述第一字段的长度是2字节。
13.根据权利要求11所述的设备，其中，具有8字节的所述第二字段的第一字节包括控制信息，所述控制信息用于确定控制器局域网通信消息中的仲裁字段和控制字段中的至少一个的值。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述控制信息包括是否扩展所述控制器局域网通信消息、数据长度代码和用于控制消息之间的冲突的值中的至少一个。
15.一种用于操作车载网关以执行诊断操作的方法，所述车载网关经由不同类型的车载通信网络与多个控制器耦接，所述方法包括：
经由第一车载通信网络接收诊断消息；
分析所述诊断消息以识别第一类型的所述第一车载通信网络和目标控制器，所述诊断消息被发送到所述目标控制器；
识别第二类型的第二车载通信网络，所述目标控制器与所述第二车载通信网络主动接合；
当所述第一类型与所述第二类型不同时，转换对应于所述第二类型的所述诊断消息；并且
将所转换的消息经由所述第二车载通信网络发送到所述目标控制器。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，分析所述诊断消息包括以下操作中的至少一个：
当在车载诊断系统终端上输送所述诊断消息时，识别所述诊断消息是控制器局域网通信消息；以及
当通过以太网端口或远程信息处理装置输送所述诊断消息时，识别所述诊断消息是以太网通信消息。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述车载通信网络包括以太网通信网络、控制器局域网以及具有可变数据速率的控制器局域网。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，转换所述诊断消息包括以下操作中的一个：将控制器局域网通信消息转换成以太网通信消息；以及将以所述太网通信消息转换成所述控制器局域网通信消息。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述多个控制器包括经由以太网通信网络与所述车载网关耦接的至少一个控制器，并且即使当所述至少一个控制器不工作时，所述至少一个控制器和所述车载网关之间的连接保持有效。
20.一种车辆，包括：
多个控制器，所述多个控制器中的每个控制器均配置为向驾驶员或乘客提供与车辆的行驶相关的信息或者配置为控制车载装置；
多个车载通信网络，所述多个车载通信网络中每个车载通信网络均使所述多个控制器中的至少两个控制器彼此连接；
至少一个网关，配置为连接所述多个控制器中的每个控制器；以及
输入-输出装置，所述输入-输出装置配置为接收用于诊断所述多个控制器的诊断消息，以将所述诊断消息发送到所述至少一个网关并输出诊断结果，
其中，当所述输入-输出装置是以太网通信端口和远程信息处理装置中的至少一个时，经由以太网网络连接所述至少一个网关，并且
其中，当所述输入-输出装置是车载诊断系统终端时，经由控制器局域网连接所述至少一个网关。
21.根据权利要求20所述的车辆，其中，当所述至少一个网关包括多个网关时，所述多个网关经由所述以太网网络彼此直接连接。
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